Linux下开发应用程序的两种接口来实现

应用程序开发方式

在Linux下开发应用程序可以调用两种接口来实现，一种是直接调用系统调用接口，另一种是调用库函数来实现。

1、什么是系统调用？

系统调用（System Call）是操作系统提供的服务，是应用程序与内核通信的接口。

Linux提供的系统调用包含的内容有：文件操作、进程控制、系统控制、内存管理、网络管理、socket套接字、进程间通信、用户管理等。

相对于普通的函数调用来说， 系统调用的性能消耗也是巨大的。所以在追求极致性能的程序中， 都在尽力避免系统调用。

2、C库函数

C标准库头文件如下：

Linux环境下， 使用的C库一般都是glibc， 它封装了几乎所有的系统调用， 代码中使用的“系统调用”， 实际上就是调用C库中的函数。

因为C库函数通过系统调用来实现，库函数对上层提供了C库接口。比如文件操作：

实例：文件操作

Linux下文件操作应用程序结构如下：

（图片来源：野火Linux开发实战指南）

Linux下，“一切皆文件”。为了使不同的文件系统共存， Linux 内核在用户层与具体文件系统之前增加了虚拟文件系统（VFS）中间层，它对复杂的系统进行抽象化，对用户提供了统一的文件操作接口。

1、文件操作：系统调用

（1）实操

代码：

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/* 文件操作：系统调用 */ #include  #include  #include  #include  #include  int main(void) {  int fd;                /* 文件描述符 */  char rd_buf[50] = {0}; /* 读数据buf  */     /* 以读写的方式打开文件demo0_test，若文件不存在则创建文件 */  fd = open("demo0_test", O_RDWR|O_CREAT|O_TRUNC, S_IRWXU);  if (NULL == fd)  {   printf("Open file error! ");   return 0;  }    /* 往文件中写数据 */  write(fd, "helllo world ", strlen("helllo world "));    /* 移动文件指针至文件开头 */  lseek(fd, 0, SEEK_SET);    /* 读出文件数据并打印 */  read(fd, rd_buf, 50);  printf("Read data: %s ", rd_buf);    /* 关闭文件 */  close(fd);    return 0; }

运行结果：

（2）接口说明

open函数：

• pathname：要打开或创建的文件名；

• flag：指定文件的打开方式，具体有以下参数，见下表 flag 参数值。

• mode：当 open 函数的 flag 值设置为 O_CREAT 时，必须使用 mode 参数来设置文件与用户相关的权限。mode 可用的权限如下表所示，表中各个参数可使用” | “来组合。

read函数：

• fd：文件对应的文件描述符 ；

• buf：指向数据缓冲区的指针；

• count：读取多少个字节的数据。

write函数：

• fd：文件对应的文件描述符； 

• buf：指向数据缓冲区的指针； 

• count：往文件中写入多少个字节。

close函数：

关闭 fd 文件描述符对应的文件。

lseek 函数：

lseek 函数可以用与设置文件指针的位置，并返回文件指针相对于文件头的位置。其中的 offset 参数用于指定位置， whence 参数则定义了 offset 的意义， whence 的可取值如下：

• SEEK_SET：offset 是一个绝对位置。

• SEEK_END：offset 是以文件尾为参考点的相对位置。

• SEEK_CUR：offset 是以当前位置为参考点的相对位置。

2、文件操作：C库函数

（1）实操

代码：

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/* 文件操作：c库函数 */ #include  #include  int main(void) {  FILE *fp;            /* 文件描述符 */  char rd_buf[50] = {0}; /* 读数据buf  */     /* 以读写的方式打开文件demo1_test，若文件不存在则创建文件 */  fp = fopen("demo1_test", "w+");  if (NULL == fp)  {   printf("Open file error! ");   return 0;  }    /* 往文件中写数据 */  fwrite("hello world ", 1, strlen("helllo world "), fp);    /* 同步缓冲区：把缓冲区数据立即写入文件 */  fflush(fp);    /* 移动文件指针至文件开头 */  fseek(fp, 0, SEEK_SET);    /* 读出文件数据并打印 */  fread(rd_buf, 50, 1, fp);  printf("Read data: %s ", rd_buf);    /* 关闭文件 */  fclose(fp);    return 0; }

运行结果：

（2）接口说明

fopen函数：

• pathname 参数用于指定要打开或创建的文件名。

• mode 参数用于指定文件的打开方式，注意该参数是一个字符串，输入时需要带双引号：

•“r”：以只读方式打开，文件指针位于文件的开头。

•“r+”：以读和写的方式打开，文件指针位于文件的开头。

•“w”：以写的方式打开，不管原文件是否有内容都把原内容清空掉，文件指针位于文件的开头。

•“w+”：同上，不过当文件不存在时，前面的” w”模式会返回错误，而此处的” w+”则会创建新文件。

•“a”：以追加内容的方式打开，若文件不存在会创建新文件，文件指针位于文件的末尾。与” w+”的区别是它不会清空原文件的内容而是追加。

•“a+”：以读和追加的方式打开，其它同上。

• fopen 的返回值是 FILE 类型的文件文件流，当它的值不为 NULL 时表示正常，后续的 fread、 fwrite等函数可通过文件流访问对应的文件。

fopen 的 mode 与 open 的 flags 参数关系：

fread 函数：

stream 是使用 fopen 打开的文件流， fread 通过它指定要访问的文件，它从该文件中读取 nmemb 项数据，每项的大小为 size，读取到的数据会被存储在 ptr 指向的数组中。fread 的返回值为成功读取的项数（项的单位为 size）。

fwrite 函数：

它的操作与 fread 相反，把 ptr 数组中的内容写入到 stream 文件流，写入的项数为 nmemb，每项大小为size，返回值为成功写入的项数（项的单位为 size）。

fclose 函数：

fclose 库函数用于关闭指定的文件流，关闭时它会把尚未写到文件的内容都写出。因为标准库会对数据进行缓冲，所以需要使用 fclose 来确保数据被写出。

fflush 函数：

fflush 函数用于把尚未写到文件的内容立即写出。常用于确保前面操作的数据被写入到磁盘上。fclose 函数本身也包含了 fflush 的操作。

fseek 函数：

其中的 offset 参数用于指定位置， whence 参数则定义了 offset 的意义， whence 的可取值如下：

• SEEK_SET：offset 是一个绝对位置。

• SEEK_END：offset 是以文件尾为参考点的相对位置。

• SEEK_CUR：offset 是以当前位置为参考点的相对位置。